Комптоново разсейване: отместване на дължината на вълната при 90°

1 · Предскажи

Рентгенов фотон се разсейва от свободен електрон. Променя ли се дължината на вълната на разсейвания фотон и ако да, зависи ли количеството отместване от ъгъла на разсейване?

• Отместването на дължината на вълната е същото на всеки ъгъл.
• Да — отместването на дължината на вълната расте с ъгъла на разсейване, достигайки максимум на 180° (право назад).
• Дължината на вълната на разсейвания фотон не се променя (както при класическо вълново разсейване).

2 · Постановка

1. Отвори настройката Комптон 90 и натисни Нулирай. Дължината на вълната на падащия рентген е 0.05 nm.
2. Включи показанието за отместване на дължината на вълната.
3. Задай ъгъла на разсейване за всеки опит и запиши отместването на дължината на вълната.

3 · Събери данни

Чертай Δλ (ос y) спрямо (1 − cos θ) (ос x) за трите си опита. Права ли е линията през началото?

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) с h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Сравни с таблицата.
2. Забележи, че Δλ изобщо не зависи от падащата дължина на вълната — само от ъгъла. Обясни защо комптоновото отместване е същото, независимо дали входящият рентген е 0.05 nm или 0.5 nm.

5 · Надгради

1. Експериментът на Комптон от 1923 г. е историческо доказателство, че светлината се държи като частици (фотони) с определен импулс, не само като вълни — чисто вълнова картина предсказва нула отместване на дължината на вълната при разсейване. Обясни защо зависимо от дължината на вълната отместване би било невъзможно за обяснение класически.
2. Константата h/(m_ec) ≈ 2.43 pm се нарича комптонова дължина на вълната на електрона. Обясни защо тя задава естествения мащаб на големина за това с колко може да се отмести дължината на вълната на фотон при разсейване от електрон.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат